Effetto del pascolamento degli ungulati selvatici sui processi di degradazione del suolo

UNIVERSITÀ DI PISA

CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN PRODUZIONI

AGROALIMENTARI E GESTIONE DEGLI AGROECOSISTEMI

Curriculum AGRICOLTURA BIOLOGICA E MULTIFUNZIONALE

TESI DI LAUREA

Effetto del pascolamento degli ungulati selvatici sui

processi di degradazione del suolo

Candidato Relatore

Matteo Seminara Prof. Alessandro Pistoia

Correlatore

Dott.ssa Grazia Masciandaro

Indice

1.5 Profilo e gli orizzonti ... 14

1.6 Costituenti ... 15

1.7 Organismi del suolo ... 18

1.8 Importanza della sostanza organica nel suolo ... 20

1.9 Qualità del suolo ... 22

PROCESSI DI DEGRADAZIONE DEL SUOLO ... 25

2.1 Perdita di sostanza organica ... 25

2.2 Compattazione ... 25

2.3 Perdita di vegetazione ... 26

2.4 Altri processi di degradazione ... 27

PROCESSI IRREVERSIBILI DI DEGRADAZIONE DEL SUOLO ... 29

3.1 Erosione ... 29

3.1.1 Cause naturali di erosione ... 29

3.1.2 Cause antropiche di erosione ... 31

3.2 La desertificazione nel mondo ... 32

3.2.1 Introduzione ... 32

3.2.2 I dati della desertificazione nel mondo ... 33

3.2.3 La qualità dei suoli in Europa e fattori d’interesse nella lotta alla desertificazione ... 35

3.2.4 Il fenomeno desertificazione in Italia ... 39

3.2.5 La desertificazione in Italia: le azioni ... 41

3.3 Fattori responsabili della desertificazione ... 42

3.3.1 Introduzione ... 42

3.3.2 Cause naturali di desertificazione ... 42

3.3.3 Cause antropiche di desertificazione ... 45

PASCOLO E PASCOLAMENTO ... 49

4.2 Statistiche ... 51

4.3 Classificazioni ... 52

4.4 Sistemi di allevamento che utilizzano pascolamento ... 52

4.5 Sistemi di pascolamento ... 54

4.6 Multifunzionalita’ del pascolo ... 60

4.6.1 Aspetto ambientale ... 61

4.6.2 Benessere animale ... 63

4.6.3 Aspetto economico ... 64

4.6.4 Aspetto salutistico e qualità delle produzioni ... 65

4.7 Il sottopascolamento ... 67

EFFETTI DEL SOVRAPASCOLAMENTO SUL DEGRADO DEI SUOLI ... 70

5.1 Introduzione ... 70

5.2 Riflessi sulla fitocenosi e sul suolo ... 71

5.2.1 Impatto del pascolo nelle varie specie di interesse zootecnico ... 71

5.2.2 Impatto ambientale provocato dagli animali selvatici ... 73

5.2.3 Gestione della fauna selvatica ... 75

5.3 Il carico animale ... 77

IMPATTO AMBIENTALE DEGLI UNGULATI SELVATICI ... 80

6.1 Introduzione ... 80

6.2 Il cinghiale ... 83

6.2.1 Nozioni generali ... 83

6.2.2 Distribuzione in Italia e sistematica ... 83

6.2.3 Alimentazione ... 84

6.2.4 Cinghiale e ambiente ... 85

6.2.5 Principali effetti dannosi al suolo ... 86

6.2.6 Danni alla componente vegetale ... 89

6.3 Capra domestica inselvatichita ... 92

6.3.1 Tassonomia ... 92

6.3.2 Habitat e areale di distribuzione ... 92

6.3.3 Alimentazione e biologia ... 93

6.3.4 Effetti del pascolamento ... 94

PREMESSA ... 98

7.1 Fase I: indagine sulla variazione delle caratteristiche fisiche, chimiche e

biochimiche del suolo interessato dal pascolamento di ungulati selvatici ... 102

7.1.1 Descrizione dei siti sperimentali ... 105

7.1.2 Metodologia d’indagine ... 108

7.2 Fase II: indagine sulla variazione delle caratteristiche fisiche, chimiche e biochimiche del suolo interessato dal pascolamento di ungulati domestici, Ovis aries L. ... 110

7.2.1 Descrizione dei siti sperimentali ... 110

7.2.2 Metodologia d’indagine ... 111

7.3 Parametri fisici, chimici e biochimici del suolo ... 112

7.3.1 Estratti impiegati nelle analisi ... 113

7.3.2 Metodologie Fisiche ... 114

7.3.3 Metodologie Chimiche ... 118

7.3.4 Metodologie Biochimiche ... 122

7.4 Analisi statistica dei dati ... 126

7.4.1 Analisi della varianza (ANOVA) ... 126

7.4.2 Analisi in componenti principali (PCA) ... 127

RISULTATI E DISCUSSIONE ... 129

8.1 Caratteristiche Fisiche ... 129

8.1.1 Granulometria ... 129

8.1.2 Densità apparente ... 131

8.1.3 Stabilità degli aggregati ... 134

8.2 Caratteristiche Chimiche ... 138

8.2.1 pH ... 138

8.2.2 Conducibilità elettrica (CE) ... 142

8.2.3 Azoto totale (TN) ... 145

8.2.4 Azoto nitrico (N-NO3-) ... 149

8.2.5 Azoto ammoniacale (N-NH3) ... 152

8.2.6 Carbonio organico totale (TOC) ... 157

8.2.7 Carbonio umico (C umico) ... 161

8.2.8 Fosforo totale (Ptot) ... 164

8.2.9 Fosforo assimilabile (Pass) ... 167

8.3 Caratteristiche Biochimiche ... 170

8.3.2 β–glucosidasi ... 173

8.3.3 Fosfatasi ... 177

8.4 Analisi penetrometriche ... 181

8.5 Analisi statistiche ... 183

8.5.1 Schema metodologico conclusivo (PCA) ... 183

CONCLUSIONI ... 188

APPENDICE ... 194

Cinghiale ... 194

Sito Telegrafo ... 194

Sito Volastra Bosco misto ... 199

Sito Volastra Oliveto ... 203

Sito Mesco Lecceta ... 207

Capra domestica inselvatichita ... 212

Sito Mesco Macchia Mediterranea ... 212

Pecora ... 216

Sito “I Sodi” ... 216

IL SUOLO

1.1 Introduzione

Come tutti i beni comuni, affinché il suolo resista al rischio di un eccessivo sfruttamento umano, e quindi vi sia un uso sostenibile della risorsa, è necessario che lo sfruttamento avvenga ad un tasso almeno pari a quello di rigenerazione, non essendo al momento sostituibile con alcun capitale artificiale. Appare in questo senso particolarmente calzante la frase di David R. Brower “Non ereditiamo la terra dai nostri padri: la prendiamo in prestito dai nostri figli” (Sansa, Garibaldi, Massari, Preve, & Salvaggiulo, 2010).

L'importanza della protezione del suolo è oggi riconosciuta a livello internazionale, nell'ambito dell'Unione Europea (EU) e a livello nazionale.

Il 22 giugno 2012 è stata organizzata a Rio de Janeiro la Conferenza delle Nazioni Unite sullo Sviluppo Sostenibile (UNCSD), chiamata anche Rio20. Dopo due anni di intensi e difficili negoziati, la Conferenza si è conclusa con un documento di natura principalmente programmatica, intitolato "The Future We Want" che avvia numerosi processi internazionali e nazionali su temi considerati cruciali per il futuro del Pianeta. I leader mondiali hanno concordato una visione comune, hanno rinnovato il loro impegno politico, intrapreso a favore di una economia verde e impostare i capisaldi per l'attuazione di uno sviluppo sostenibile (United Nations Convention to Combat Desertification (UNCCD), 2012).

La Conferenza si è concentrata su due temi principali:

I. "A Green Economy in the context of sustainable development and poverty

eradication" (un’economia verde nel contesto dello sviluppo sostenibile e

riduzione della povertà): da intendersi come transizione verso un’economia verde (adattata al contesto nazionale), che non sia solo un miglioramento ambientale, ma un nuovo paradigma che cerchi di alleviare minacce globali come il cambiamento climatico, la perdita di biodiversità, la desertificazione, l’esaurimento delle risorse naturali e al tempo stesso promuovere un benessere sociale ed economico.

II. "Institutional framework for sustainable development" (quadro istituzionale per lo sviluppo sostenibile): da intendersi come riferimento al sistema di governance globale per lo sviluppo sostenibile, includendo le istituzioni incaricate di sviluppare, monitorare e attuare le politiche di sviluppo sostenibile attraverso i suoi tre pilastri: sociale, ambientale ed economico (Ministero dell'Ambiente e delle Tutela del Territorio e del Mare, 2015).

Dal 2002 in avanti l'Europa ha emanato una serie di documenti che rilevano l'interesse della politica comunitaria nei confronti del suolo, quale terza e fondamentale matrice dell'ambiente cui dedicare attenzione, dopo l'aria e l'acqua. In particolare con la Comunicazione COM (2002) 179 "Verso una Strategia Tematica per la Protezione del

Suolo" è riconosciuto al sistema suolo lo svolgimento di molte funzioni vitali dal punto

di vista ambientale e non, che sono: la produzione di biomassa alimenti e materie prime; lo stoccaggio e la trasformazione di elementi minerali, organici ed energia; il filtro per la protezione delle acque sotterranee e lo scambio di gas con l'atmosfera; supporto alla vita e agli ecosistemi; riserva di patrimonio genetico e di materie prime; elemento essenziale del paesaggio.

Sono anche segnalate le otto principali minacce cui è esposto il suolo europeo: la

diminuzione del tasso di materie organiche, l'erosione, il compattamento (causato da

una pressione meccanica dovuta a macchine pesanti, al pascolo eccessivo, ad attività sportive), la contaminazione locale e diffusa, l'impermeabilizzazione (causata dalla costruzione di abitazioni, strade ed altre infrastrutture), la diminuzione della diversità

biologica, la salinizzazione (accumulo eccessivo di sali solubili di sodio, magnesio e

calcio) come pure le inondazioni e gli smottamenti. Tutte queste minacce possono rompere l’equilibrio di un suolo e portare a desertificazione. Questi processi sono legati all'attività umana ed alcuni si sono aggravati nel corso degli ultimi decenni. Le conseguenze economiche ed i costi di riparazione legati alle minacce che pesano sul suolo sono enormi.

Nel quadro della politica agraria comune (PAC), già nel 6° Programma di Azione Ambientale (dal 2002), sono stati promossi l'agricoltura biologica, la protezione dei terrazzamenti, l'uso più sicuro dei pesticidi, l'uso di compost certificato, la silvicoltura, il rimboschimento e altre misure di protezione del suolo. In occasione della revisione della PAC, la Commissione ha l'intenzione di aumentare i finanziamenti per lo sviluppo rurale e la protezione del suolo (Di Fabbro & Fumanti, 2008).

Nel 2003 la Commissione Europea ha dato il via allo sviluppo della Strategia Tematica

per la Protezione del Suolo (STS – Soil Thematic Strategy), attraverso l'istituzione di

gruppi tecnici di lavoro, nel quale ha partecipato anche l'APAT (Agenzia Nazionale per la Protezione dell'Ambiente e per i Servizi tecnici), l'attuale ISPRA, per l'elaborazione di raccomandazioni sulle diverse tematiche/minacce individuate. In seguito, nel settembre del 2006, sempre la Commissione Europea, ha adottato una serie di strumenti come la Proposta di Direttiva Quadro per la Protezione del Suolo (SFD - Soil

Framework Directive), COM (2006) 232, dove furono elencate una serie di misure che

gli Stati Membri avrebbero dovuto adottare:

 L'istituzione di un quadro comune per la difesa del suolo;

 L'obbligo di individuare, descrivere e valutare l'impatto di alcune politiche settoriali sui processi di degrado del suolo;

 L'individuazione di aree a rischio di erosione, con diminuzione di materia organica, compattazione, frane;

 Elenco di attività potenzialmente;  Inquinanti per il suolo, ecc.

Per quanto concerne la normativa italiana, in termini di difesa del suolo, molti punti espressi nelle raccomandazioni europee sono presenti nella parte terza del Decreto Legislativo n°152/2006 "Norme in materia di difesa del suolo e lotta alla

desertificazione, di tutela delle acque dall'inquinamento e gestione delle risorse idriche" (ved. par. 3.2.5).

1.2 Generalità

Un’attenta riflessione sulla presenza e dislocazione del complesso dei sistemi viventi sul nostro pianeta, ivi compresi i suoli, ci porta a osservare – nel rispetto delle proporzioni – come, in effetti, essi circondino la Terra come un sottile rivestimento, considerato che qualche chilometro sotto la superficie, la temperatura è troppo alta mentre, pochi chilometri al di sopra l’aria è troppo fredda e rarefatta per consentirne la sopravvivenza. Tra questi due limiti si affermano la vita animale e vegetale. Quest’ultima in particolare costituisce la base delle catene alimentari, contribuisce a regolare i cicli idrici e biochimici e protegge la vita del suolo, fondamento della biosfera.

Il suolo si forma laddove le azioni combinate dell’atmosfera, dell’idrosfera, della biosfera agiscono sulla litosfera (Fig. 1) e, insieme all’aria e all’acqua, completa la triade delle risorse naturali fondamentali per l’esistenza della vita (Dazzi, 2013).

Di volta in volta ,e in relazione alle sue necessità, l’uomo ha considerato il suolo come mezzo di produzione agricola e forestale; sede di insediamenti urbani ed infrastrutturali; luogo di svago e sport; fonte di approvvigionamento di materie prime; in sintesi, una sorgente di attività e servizi utili alla vita.

1.3 Definizione

Esistono diverse definizioni di suolo essendo un sistema complesso con molteplici funzioni. Nel 1998, la FAO ha definito il suolo come un corpo naturale continuo, le cui tre maggiori caratteristiche sono:

1. L’organizzazione in strutture, specifiche per il mezzo pedologico. Queste strutture formano l’aspetto morfologico del suolo, derivano dalla sua storia e determinano le sue proprietà e la sua dinamica;

2. La composizione, formata da costituenti minerali e organici, che comprende la fase solida, liquida e gassosa;

3. La costante evoluzione, caratteristica che assegna al suolo la sua quarta dimensione: il tempo.

Definizione USDA: il suolo è concepito come un corpo naturale composto da una parte liquida (acqua per il 20-50%), una parte gassosa (aria per il 10-25%) ed una solida (minerali per il 40-60% e sostanza organica per la percentuale restante) (Fig. 2). E’ caratterizzato dalla presenza di orizzonti o strati che vengono distinti dal materiale di partenza per aver subito apporti, perdite, traslocazioni e trasformazioni di energia e materia. Inoltre il suolo è in grado di sostenere e dare nutrimento alle piante. Secondo USDA il suolo è delimitato da:

a) Limite superiore: aria o acqua poco profonda; b) Limiti laterali: roccia o ghiacci o acque profonde;

c) Limite inferiore: il suolo comprende tutti gli orizzonti vicini alla superficie che differiscono dal materiale roccioso sottostante in quanto sono il risultato dell’interazione tra i fattori pedogenetici nel tempo. Il limite inferiore è quindi rappresentato dal limite dell’attività biologica che corrisponde con la profondità delle radici delle piante, anche se nella classificazione si considera un limite arbitrario di 2 metri.

 Per la Chimica Agraria: il suolo è un sistema disperso plurifasico, costituito dallo strato superficiale roccioso alterato della crosta terrestre, le cui fasi (solida, liquida, gassosa) concorrono a conferire ad esso la capacità di mantenere la vita vegetale, con possibilità di produzione economicamente redditizia;

 Per l’Agronomia: il suolo è lo strato superficiale della litosfera, penetrato di humus e dotato di fertilità;

 Per la Scienza del Suolo: il suolo è il prodotto della trasformazione di sostanze minerali e organiche, operata da fattori ambientali attivi per lungo periodo di tempo sulla superficie della Terra, caratterizzato da specifica organizzazione e morfologia, capace di provvedere allo sviluppo delle piante superiori e, conseguentemente, di assicurare la vita all’uomo ed agli animali;

 Per la Pedologia: il suolo è l’insieme dei corpi naturali esistenti sulla superficie terrestre, in luoghi modificati o anche fatti dall’uomo con materiali terrosi, contenente materia vivente, che sostiene o è capace di sostenere all’esterno le piante. Il suo limite superiore è rappresentato dall’aria o da acque poco profonde. I suoi margini laterali arrivano alle acque profonde ed alle aree sterili costituite da roccia o da ghiaccio. Passa per gradi, in profondità, alla roccia compatta o a materiali terrosi privi d’ogni forma d’attività biologica (Violante, 2009).

Dal punto di vista contemporaneo il suolo costituisce una risorsa naturale non rinnovabile che, raggiunta una condizione di stabilita determinata da fattori di stato (roccia madre, clima), può regredire verso la rottura dell’equilibrio per fenomeni di alterazione (erosione, inquinamento).

1.4 Pedogenesi

Il processo di formazione del suolo, detto pedogenesi, coinvolge e dipende da una rilevante serie di variabili che contribuiscono a diversi livelli: escursioni termiche, differenti regimi di piovosità, erosione eolica, cui si associa l’azione dei microrganismi. La degradazione meteorica delle rocce rappresenta il fattore principale del primo stadio di formazione di un suolo: essa comprende tutti i processi di degradazione

chimico-fisica cui sono soggette normalmente le rocce di affioramento e che variano al variare del clima e della composizione della roccia stessa. Anche l'attività biologica contribuisce alla disgregazione della roccia, soprattutto attraverso organismi "pionieri", quali i licheni, che a loro volta favoriscono l’insediamento di altri tipi di microrganismi quali batteri, funghi, alghe e protozoi (Matthey, Della Santa, & Wannenmacher, 1987). Con il procedere dei processi di alterazione, i suoli si sviluppano organizzandosi in strati distinti (orizzonti) che vanno poi a costituire il profilo del suolo. Tali orizzonti sono strati di spessore variabile, con andamento circa parallelo alla superficie, che presentano caratteristiche omogenee per quanto riguarda, per esempio, colore, tessitura, struttura, presenza di carbonati, ecc. Nel percorso di colonizzazione, dal primo insediamento dei licheni a quello degli organismi vegetali superiori, possono passare molti anni. Durante questo processo, si verifica il progressivo accumulo di sostanza organica stabile (humus) che rappresenta la componente essenziale perché si possa parlare di suolo propriamente detto. Nel processo pedogenetico non è da escludere l’azione di funghi e batteri decompositori che svolgono un ruolo rilevante nelle trasformazioni chimiche del substrato organico che si accumula al suolo.

Come detto, i suoli si formano ed evolvono in relazione alla concomitante azione dei fattori pedogenetici, che sono stati sono individuati dall’equazione di Jenny H. nel 1941: Sf(cl, o, r, p, t) , dove:

S, variabile dipendente, rappresenta il suolo, o anche una sua proprietà, mentre sono fattori di stato (o fattori della pedogenesi):

 Il clima (cl), dove le principali variabili climatiche che incidono sull'evoluzione del suolo sono la temperatura e le precipitazioni;

 La roccia madre (p), che è il materiale primario dal quale si originerà il suolo attraverso i processi di disintegrazione e alterazione;

 La morfologia della superficie terrestre (r), che condiziona il comportamento delle acque (infiltrazione e scorrimento), sull'irraggiamento solare (temperatura), sullo sviluppo della vegetazione e, in ultima analisi, sulla pedogenesi;

 I fattori biotici (o), la presenza cioè di organismi vegetali e animali, che interagiscono con i processi di disintegrazione e decomposizione delle rocce;

 Il tempo (t), il periodo necessario alla formazione del suolo stesso (Nyle & Ray, 2002).

1.5 Profilo e gli orizzonti

A partire dal limite inferiore del suolo fino allo strato superficiale di terreno coltivabile, è possibile individuare il profilo tipico del suolo ovvero una sezione verticale di suolo dotata di specifiche caratteristiche. Il profilo è quindi una superficie e non un volume a differenza del pedon 1, l’unità fondamentale del suolo. Nel corso del processo di formazione del suolo si sviluppano degli strati paralleli alla superficie del terreno, detti orizzonti, che si differenziano per caratteristiche chimiche, biologiche e fisiche quali colore, spessore, tipo e dimensioni delle particelle che li costituiscono. Si distinguono gli orizzonti genetici che derivano da un giudizio interpretativo sul tipo di modificazioni avvenute nel suolo. Gli orizzonti principali sono (Wolf & Russow, 2000):

 O organico, che può essere distinto in a) “organico di superficie”, ovvero di lettiera integra in condizioni di saturazione; b) “organico di superficie in condizione ben aerate”, in condizioni di decomposizione più o meno riconoscibili dei prodotti d’origine;

 A minerale di superficie (o organico- minerale), con accumulo di sostanza organica decomposta; costituito dall’aggregazione di sostanza organica con i prodotti di alterazione della frazione minerale. Il colore dominante negli ambienti a clima temperato, è bruno scuro;

 E minerale, eluviale, grigio-cenere, con perdita di argilla e ossidi di ferro e alluminio e l'accumulo residuale di minerali poco alterabili;

 B minerale, interessato dall’alterazione della struttura della roccia originaria e dall’accumulo di argille, carbonato, gesso, silice, ferro, alluminio e humus;  C minerale, orizzonte di disgregazione in prevalenza fisica, della roccia o del

parent material;

 R roccia madre o substrato roccioso non alterato (Fig. 3).

Lo strato attivo del suolo, quello cosiddetto eluviale, è quello che va fino a 30-40 cm di profondità; rappresenta le “pellicola” superficiale, che in termini di utilizzo coincide con il suolo agricolo. Scendendo in profondità si ha lo strato inerte (o illuviale) ed il sottosuolo, la componente “strutturale” del terreno.

1 _{Una colonna figurativa di terreno che si estende verticalmente dalla superficie al materiale di base ed è di estensione}

tale (di solito almeno un metro quadrato) da essere rappresentativo del terreno circostante e degli gli orizzonti.

1.6 Costituenti

Nel suolo è possibile riconoscere tre fasi strettamente interconnesse: una fase solida, costituita da una componente inorganica, una organica e una colloidale; una fase liquida, costituita dall’acqua del suolo con le sostanze solubili in essa disciolte (soluzione circolante), e una fase gassosa rappresentata dall’aria che occupa gli interstizi vuoti nel suolo (aria tellurica).

La componente organica della fase solida è la risultante dei processi di produzione primaria e secondaria e di decomposizione. I principali input di sostanza organica nel suolo derivano dalle biomasse vegetali, e secondariamente dalle spoglie animali e microbiche. In un suolo forestale, il contributo principale di sostanza organica deriva dalla deposizione della lettiera, mentre in un suolo prativo la fonte principale è costituita dalla rizosfera 2 sotto forma di secreti, micro soluti rilasciati, cellule di sfaldamento, aree radicali morte. L’humus, che deriva dall’attività dei decompositori rappresenta la componente organica “stabile”; essa interagisce con le frazioni minerali per formare aggregati, le cui dimensioni e caratteristiche chimico-fisiche condizionano la struttura, l’aerazione e la ritenzione idrica del suolo. Anche l’humus può essere decomposto e mineralizzato, sia pure molto lentamente, liberando nutrienti che torneranno ad essere fruiti dagli organismi.

La componente minerale della fase solida del suolo è costituita dalla terra fine, l'insieme di tutte le particelle di diametro inferiore ai 2 mm, e dallo scheletro, le particelle con diametro superiore ai 2 mm. La terra fine è costituita da sabbia, limo ed argilla (sabbia

2 _{Rhizo= radice, Sphaera= ciò che ci circonda. Volume di suolo a stretto contatto con l’apparato radicale}

direttamente influenzato dalla presenza della radice (Hiltner, 1904).

grossa Ø2.0-0.2 mm; sabbia fine Ø0.2-0.02 mm; limo Ø0.02-0.002 mm; argilla Ø0.002 mm); lo scheletro, invece, è costituito da ghiaia, ciottoli, pietre e sassi. Infine, la componente colloidale risulta costituita dalle sostanze umiche e dalla frazione argillosa, che, oltre ad aumentare la strutturazione del suolo, essendo cariche negativamente, legano cationi, aumentando la capacità di scambio cationico del suolo. L’acqua che si trova nel suolo occupa una parte dei pori dove è trattenuta da forze fisiche tanto maggiori quanto più piccole sono le loro dimensioni. Su queste basi si può distinguere:

 Acqua di gravità, che dopo le precipitazioni riempi e i pori di maggiori dimensioni per poi disperdersi per azione della forza di gravità;

 Acqua capillare, che viene trattenuta nei pori con diametro compreso tra 0.2 e 0.8 µm;

 Acqua igroscopica, che forma un sottile film di molecole trattenuto dalla pressione presente sulla superficie delle particelle di suolo.

L’acqua non solo influenza direttamente tutte le attività degli organismi del suolo, ma può diventare limitante per l’aerazione e, quindi, per la disponibilità di ossigeno agli organismi. Aria e acqua, infatti, in un sistema a porosità finita, come il suolo, competono per gli stessi spazi. La composizione chimica dell’aria nel suolo non differisce molto da quella atmosferica ad eccezione della concentrazione dell’anidride carbonica, che risulta più elevata rispetto all’aria atmosferica, a causa dell’intensa attività dei decompositori.

Da un punto di vista fisico, due dei parametri di maggiore importanza per la caratterizzazione dei suoli sono la tessitura e la struttura. La tessitura definisce la distribuzione percentuale delle tre componenti della terra fine (sabbia, limo ed argilla). La struttura indica le modalità con cui le singole particelle si uniscono a formare aggregati. La struttura del suolo, a sua volta, influenza importanti proprietà fisiche quali la porosità (volume degli spazi vuoti del suolo come rapporto percentuale sul volume totale), la permeabilità (attitudine del suolo ad essere attraversato dall’acqua) e la

capacità di campo, ovvero il volume complessivo di acqua che può essere trattenuto da

un suolo liberamente drenato.

Un’altra importante proprietà fisica dei suoli è la temperatura che dipende sostanzialmente dal bilancio di radiazione solare alla superficie (influenzata dall’esposizione, dalla copertura vegetale e dalla presenza di lettiera), dalla conduttività

(influenzata dalle componenti del suolo come quarzo, altri minerali, materia organica, acqua, aria) e dalla capacità termica (influenzata dal contenuto in acqua e dal colore del suolo). Temperature più elevate favoriscono le attività chimiche e biologiche che invece sono ridotte dal freddo e cessano quando l’acqua presente nel suolo è gelata (Accordi, Lupia Palmieri, & Parotto, 1993). Tra le principali proprietà chimiche del suolo vi è il contenuto di macro e micronutrienti. I nutrienti rappresentano quella categoria di ioni o molecole la cui assunzione diretta o indiretta è indispensabile per gli organismi viventi. I macronutrienti sono le sostanze che si rinvengono con maggiore frequenza in tutte le principali molecole biologiche. Ossigeno, azoto, carbonio, idrogeno, sono gli elementi preponderanti, ma grande importanza hanno anche zolfo, fosforo, sodio, potassio, calcio, magnesio e cloro sotto forma di ione cloruro. I micronutrienti sono richiesti in quantità estremamente ridotte, e per lo più si rinvengono all’interno di molecole enzimatiche o in quelle aventi il ruolo di “scambiatori di elettroni”, quali i citocromi, le clorofille, i carotenoidi, etc. I più importanti sono: ferro, manganese, zinco, rame, cobalto, nickel, selenio, molibdeno, cromo, iodio come ioduro e silicio. Per i nutrienti sopra elencati, è necessario considerare la loro “disponibilità”: non è sufficiente, infatti, che siano presenti in un certo volume di suolo, ma occorre che si trovino in uno stato chimico-fisico che li renda fruibili agli organismi viventi. A tal proposito, tra le proprietà chimiche che caratterizzano un suolo, risulta di notevole importanza il pH perché esso influenza sia processi fisici, chimici che biologici. Dal pH dipendono la solubilità degli elementi nutritivi, l'attività dei microrganismi responsabili della decomposizione della sostanza organica e la maggior parte delle trasformazioni chimiche che avvengono nel suolo. La tessitura del suolo influenza il pH: i terreni sabbiosi, che lasciano percolare l’acqua più liberamente, sono teoricamente più acidi di quelli argillosi (Bullini, Pignatti, & Virzio De Santo, 1998). Ma ancora, la natura della roccia madre, la presenza di vegetazione sono altri fattori che possono definire i valori di pH del suolo. Un’altra importante caratteristica del suolo che determina un gran numero di proprietà, incluso il pH ed il bilancio dei nutrienti nella soluzione del suolo, è la capacità di scambio cationico ovvero la capacità che il suolo ha di trattenere ioni positivi sulla superficie dei suoi componenti organici e minerali e di rilasciarli quando la quantità degli stessi ioni, nell'acqua che circola nel suolo, diminuisce oltre un certo livello. Il suolo ha inoltre un elevato potere tampone, è capace cioè di opporsi a variazioni di pH, in seguito all’immissione di piccole quantità di sostanze acide o alcaline.

1.7 Organismi del suolo

L’insieme degli organismi che vivono nel suolo prende il nome di pedofauna o fauna edafica. Il suolo comprende un numero grandissimo di organismi come vermi, nematodi, artropodi, batteri, funghi e protozoi, che rivestono un ruolo importante nel ciclo dei nutrienti (immobilizzazione e rilascio degli stessi nell’ambiente). Tali organismi sono stati classificati sulla base delle loro dimensioni in: microflora,

microfauna, mesofauna, macrofauna e megafauna (Fig. 4).

Da un punto di vista funzionale, gli animali che vivono nel suolo si possono suddividere in predatori, che si nutrono di altri organismi viventi, decompositori, che convertono la sostanza organica morta in composti inorganici, e detritivori, che utilizzano quali fonti alimentari residui organici di origine animale o vegetale già parzialmente degradati e quindi a contenuto energetico più basso. Dunque, il suolo è il più complesso sistema biologico presente sul pianeta formato da una complicata architettura e da milioni di microrganismi estremamente differenti (Pepper, Gerba, Newby, & Rice, 2009), che contribuiscono con la propria attività metabolica alla formazione dello stesso.

Ritz et al. (1996) riportano che un centimetro cubo di suolo di prateria ospita centinaia

di milioni batteri, decine di migliaia di protozoi, centinaia di metri di ife fungine, diverse centinaia di nematodi, acari ed insetti ed una miriade di altri organismi. Molte

migliaia di specie animali trascorrono tutta o buona parte della loro vita nel suolo o nella lettiera (Coleman & Crossley, 1996). E’ tuttavia la microflora la componente più abbondante del suolo. Questa è costituita da un numero elevatissimo di specie microbiche, che includono batteri, attinomiceti, funghi e microalghe (Paul & Clark, 1996). I batteri sono gli organismi più numerosi del suolo, infatti un grammo di suolo può contenere fino a miliardi di batteri (Paul & Clark, 1996). Da studi condotti con metodi tradizionali di coltivazione è emerso che i batteri presenti nel suolo siano principalmente gram-positivi, in particolare varie specie dei generi Clostridium e

Bacillus, attinomiceti (Arthrobacter, Brevibacterium, Corynebacterium e Micrococcus)

ed il gruppo eterogeneo di organismi raggruppati nel genere Pseudomonas. Altri generi solitamente isolati dal suolo includono gli Acinetobacter, Agrobacterium, Alcaligenes,

Caulobacter, Flavobacterium, Hyphomicrobium, Metallogenium, Sarcina, Staphylococcus, Streptococcus e Xanthomonas (Liesack, Janssen, Rainey,

Ward-Rainey, & Stackebrandt, 1997).

I funghi sono, dopo i batteri, gli organismi del suolo numericamente più abbondanti e costituiscono spesso i microrganismi dominanti in termini di biomassa, infatti possono costituire ben il 70-80 % del peso dell’intera biomassa microbica (Miller & Lodge, 1997). Ad esempio in una prateria situata nella fascia climatica temperata, la biomassa di batteri e funghi ammonta, rispettivamente, a 1-2 e 2-5 t ha-1 _{(Pietramellara, Ascher,}

Ceccherini, & Renella, 2002). I funghi più diffusi nel terreno appartengono ai generi

Mucor, Phthium, Fusarium, Tricoderma, Penicillium e Aspergillus.

Le alghe del suolo formano un gruppo piuttosto eterogeneo di organismi eucariotici unicellulari e multicellulari, mobili ed immobili, che comprende diverse centinaia di

taxa differenti e vivono soprattutto nello strato più superficiale del suolo. Le alghe più

rappresentate nel suolo sono le Diatomee, come la Pinnularia e la Navicula, le Cloroficee, come la Clorellae la Clamydomonas, le Cianoficee, come Nostoc e

Anabaena. Questi organismi, essendo fotoautotrofi, hanno un ruolo ecologico chiave

come colonizzatori primari delle superfici nude, come suoli vulcanici e versanti rocciosi, esposte alla radiazione solare.

Infine i virus sono gli organismi più piccoli (0.01-1µm) e vivono generalmente da parassiti in piante, animali, batteri e occasionalmente funghi (Lavelle & Spain, Soil Ecology, 2001). Alcuni virus sono associati al suolo in maniera specifica. Di solito vengono trasmessi al suolo tramite nematodi o funghi. Se trasmessi da nematodi, si diffondono lentamente; se invece il mezzo di trasmissione è costituito dai funghi, ad

esempio tramite dispersione aerea di spore infette operata dal vento o da animali, la diffusione è più veloce.

La comunità microbica del suolo svolge un ruolo fondamentale nel funzionamento degli ecosistemi terrestri poiché è la principale responsabile del processo di decomposizione della sostanza organica, che libera i nutrienti altrimenti immobilizzati nella necromassa, rendendoli così nuovamente disponibili per i produttori. Infatti, anche se la degradazione della sostanza organica include processi abiotici, quali l’alternanza di fenomeni di gelo e disgelo delle soluzioni intra ed extracellulari, che determina la rottura meccanica della lettiera, la lisciviazione ad opera dell’acqua piovana di minerali e di composti organici a basso peso molecolare idrosolubili, la mineralizzazione mediata dal fuoco e l’ossidazione spontanea della sostanza organica (Amato, Migliozzi, & Mazzoleni, 2004), sono gli organismi edafici che svolgono in modo preponderante tale funzione, ed in particolare i microrganismi, il cui contributo ai processi di decomposizione della sostanza organica del suolo è superiore al 90 % (Lavelle & Spain, Soil Ecology, 2001). Solo batteri e funghi infatti posseggono complessivamente il corredo enzimatico necessario a degradare tutte le molecole organiche naturali, mentre la pedofauna svolge essenzialmente un ruolo indiretto.

1.8 Importanza della sostanza organica nel suolo

Il bilancio del carbonio organico dei suoli è il risultato della differenza tra input di sostanze contenenti carbonio (essudati radicali, deiezioni animali, secrezioni extracellulari microbiche, residui post mortali vegetali ed animali) ed output rappresentati dai prodotti di varie trasformazioni (mineralizzazioni, immobilizzazioni e perdite). Il contenuto di carbonio organico del suolo raggiunge nel tempo uno stato di equilibrio determinato dagli stessi fattori che contribuiscono alla formazione del suolo ovvero i fattori pedogenetici precedentemente citati.

La sostanza organica del suolo può essere, quindi, interessata dall’attività di macro e microrganismi animali e vegetali che, attraverso i processi di degradazione, decomposizione e risintesi, utilizzano parte del carbonio per la costruzione dei propri tessuti e il resto lo reintroducono in atmosfera sotto forma di anidride carbonica (processo di mineralizzazione). In alternativa, la sostanza organica del suolo può subire

il processo di umificazione ed essere convertita in humus, una macromolecola che conferisce importanti proprietà al terreno.

Suoli diversi hanno differenti contenuti di sostanza organica in funzione della copertura vegetale ma anche in funzione del clima e della posizione fisiografica, nonché del materiale parentale da cui il suolo si è formato.

Sostanza organica fresca: è rappresentata dalla lettiera, costituita da residui organici di tessuti non viventi di animali e vegetali non decomposti o da prodotti di parziale decomposizione ancora riconoscibili. Comprende principalmente i residui della porzione epigea della vegetazione ma anche la loro componente ipogea (radici morte ed essudati radicali) e materiali di origine animale quali spoglie, escrementi e secrezioni liquide.

Sostanza organica ereditata: è formata da molecole di diversa natura derivanti direttamente dai residui organici. Sono sostanze quali carboidrati, lipidi, composti azotati e lignine che non derivano da processi di sintesi ma derivano dalla sostanza organica fresca e dalla sua decomposizione ad opera degli organismi del suolo. Queste molecole vengono diversamente metabolizzate a seconda della loro composizione chimica:

- Cellulosa, emicellulose, pectine e proteine subiscono l’azione di enzimi extracellulari emessi dai microrganismi del suolo. Le molecole semplici formate o vengono completamente mineralizzate da parte di batteri e funghi o si trasformano in molecole complesse che prendono parte alla genesi delle sostanze umiche;

- La lignina risulta più difficilmente attaccabile per la sua complessa struttura chimica. Viene degradata da parte di funghi ligninolitici, basidiomiceti soprattutto.

Sostanza organica umificata: è costituita da molecole organiche di neosintesi che si formano nel suolo attraverso reazioni chimiche e biochimiche nel processo di umificazione. Queste molecole vengono distinte per via analitica, a seconda della loro massa molecolare, tramite separazione densimetrica per centrifugazione e con estrazione con soluzioni a differenti valori di pH.

Sostanza organica disciolta (DOM, Dissolved Organic Matter): comprende le frazioni della sostanza organica solubili nella fase liquida del suolo. Proviene dalla lettiera superficiale e sub superficiale, dagli essudati rilasciati nella rizosfera, dagli acidi fulvici e da fertilizzanti organici e deiezioni animali (Sequi, 2005). La DOM è la componente quantitativamente minoritaria ma più mobile della sostanza organica e svolge le sue funzioni soprattutto nella zona insatura del suolo. E’ in grado di:

- Rilasciare materia ed energia attraverso modificazioni delle condizioni redox del suolo, consumo e rilascio di specie gassose e donazione di elettroni;

- Formare legami fisici e chimici con elementi nutritivi, metalli e sostanze xenobiotiche, condizionandone la biodisponibilità;

- Stabilizzare gli aggregati e contribuire all’alterazione del suolo; - Trasportare e fissare il carbonio e l’azoto organico nel suolo.

La sostanza organica è un indicatore indiretto del contenuto di carbonio organico del suolo, infatti è ricavata moltiplicando il CO (%) per il fattore 1.724, visto che il carbonio rappresenta circa il 58% nelle molecole organiche più comuni in natura (Sequi, 2005).

1.9 Qualità del suolo

Il suolo è una risorsa fondamentale alla base di tutti gli ecosistemi terrestri. Gestito con attenzione, il suolo è una risorsa riutilizzabile, ma nella scala temporale della vita umana probabilmente non può essere così considerato. La maggior parte dei profili di suolo si sono creati con migliaia di anni di lavoro. In tutte le regioni del mondo, le attività umane stanno distruggendo alcuni terreni molto più velocemente di quanto la natura li possa rigenerare. Ormai, con l’aumentare della popolazione mondiale è stato intensificato l’uso dei suoli agrari superando sovente la soglia della sostenibilità ambientale; nuovi suoli sono stati “costruiti” per la coltivazione di specie ad alto reddito; ampie superfici sono state destinate allo sviluppo urbano e industriale ma anche allo smaltimento dei prodotti di rifiuto o per la realizzazione di aree di ricreazione (Nyle & Ray, 2002). Queste attività, notevolmente cresciute negli ultimi decenni e talora in forte competizione, spesso vengono programmate e realizzate senza tenere in alcun conto la diversità dei suoli, le loro funzioni, la loro potenzialità e la loro resilienza (Dazzi, 2013).

Trovare altro terreno da coltivare o adatto a qualsiasi altra attività umana non è facile e, molto spesso, per farlo, il prezzo da pagare è quello di abbattere foreste, savane e praterie. Immagini della Terra scattate da satelliti orbitanti nello spazio mostrano il declino delle terre coperte un tempo da foreste e da altri ecosistemi naturali.

Così, mentre la popolazione umana lotta per nutrire se stessa, la natura viene privata di habitat vitali, e viene meno il patrimonio complessivo di biodiversità.

Gli sforzi per ridurre o addirittura invertire il trend di crescita della popolazione mondiale devono essere aumentati se vogliamo lasciare ai nostri nipoti un pianeta vivibile (Abrahams, 2005).

Come già rilevato, l’uomo moderno raramente riflette su quanto il suo benessere e la qualità della sua vita siano fondamentalmente legati alla qualità del suolo, ecosistema crocevia dei fattori ambientali. Mai come oggi, mantenere la qualità del suolo è un obiettivo critico dello sviluppo sostenibile. Il concetto di qualità del suolo è stato ripetutamente rivisto e ne sono state fornite diverse definizioni. La più condivisa è quella della SSSA (Soil Society of America) che considera la qualità del suolo come “la

capacità di uno specifico tipo di suolo di agire, entro i confini di un ecosistema naturale o gestito, per sostenere la produttività delle piante e degli animali, mantenere o incrementare la qualità dell’acqua e dell’aria e favorire il benessere e l’insediamento dell’uomo”.

Vi è tuttavia una certa difficoltà nel definire in modo compiuto e univoco la qualità del suolo; ciò dipende dal fatto che, per un ecosistema così diversificato, complesso e reattivo – quale è il suolo – non esiste un solo concetto di qualità, ma tanti e diversi, che dipendono sostanzialmente dallo scopo per il quale occorre definirne la qualità (Dazzi, 2013).

Ed in effetti il suolo svolge una serie di funzione necessarie per la vita e per l’uomo.

Primo, il suolo supporta la crescita delle piante superiori, principalmente fornendo un

mezzo per le radici della pianta e fornendo elementi nutritivi che sono essenziali per l'intera pianta. Le proprietà del suolo spesso determinano la natura della vegetazione presente e, indirettamente, il numero e i tipi di animali (comprese le persone) che la vegetazione possono sostenere, supportando esso la produzione di alimenti e fibre.

Secondo, le proprietà del suolo sono il fattore principale che regola il flusso delle

precipitazioni verso le falde acquifere; inoltre, filtra, scambia, adsorbe ioni e sostanze presenti nelle acque. La perdita di acqua, la sua utilizzazione, la sua contaminazione e purificazione, sono tutti influenzati dal terreno.

Terzo, la funzione del suolo come sistema di riciclaggio naturale. All'interno del terreno,

i rifiuti prodotti dalla degradazione di piante, animali, e microrganismi sono assimilati, ed i loro elementi di base sono resi disponibili per il riutilizzo da parte di una nuova generazione della vita.

Quarto, i terreni supportano la biodiversità delle forme vitali, sono quindi una vasta

riserva di risorse genetiche: forniscono l’habitat per una miriade di organismi viventi, dai piccoli mammiferi ai rettili, dai minuscoli insetti a numeri inimmaginabili di microrganismi.

Quinto, i suoli influenzano fortemente la composizione e la condizione fisica

dell'atmosfera riprendendo e rilasciando grandi quantità di diossido di carbonio 3, ossigeno, metano e altri gas e contribuendo a re-irradiare energia termica nell'atmosfera.

Sesto, il suolo svolge un ruolo importante come mezzo di ingegneria. Il suolo non è solo

un’importante fonte di materiale da costruzione e per attività industriali e artigianali, sabbie, ghiaie e torbe, ma costituisce la base per quasi tutte le strade, gli aeroporti, e la case; contiene risorse minerali e reperti archeologici di rilevante interesse per l’umanità (Nyle & Ray, 2002).

PROCESSI DI DEGRADAZIONE DEL SUOLO

I processi di degradazione vanno distinti in processi che determinano l’inaridimento del suolo e processi che determinano la perdita della risorsa in termini di sottrazione di volume e di superficie.

2.1 Perdita di sostanza organica

La sostanza organica è un fattore centrale nel funzionamento degli agroecosistemi: da essa, in quanto punto di partenza e di arrivo della evoluzione ciclica della materia, dipende la fertilità del suolo, cioè la sua attitudine a sostenere nel tempo le colture. Attualmente, per l’intensificazione delle produzioni, il ciclo della sostanza organica risulta nettamente sbilanciato verso il consumo e la fase di mineralizzazione, a netto svantaggio della fase di accumulo dei residui organici e della fase di umificazione. Risulta invece necessario mantenere nei sistemi agrari il delicato equilibrio tra accumulo e consumo della sostanza organica, indispensabile per non compromettere le condizioni di fertilità dei terreni. Per questi motivo è necessario comprendere tutti gli aspetti legati alla sostanza organica del suolo, con riferimento sia alle sue proprietà e funzioni che alle tecniche agronomiche che ne influenzano il contenuto nel terreno. Tutte le proprietà fisiche del terreno sono in stretta relazione con la quantità e la qualità della sostanza organica: variazioni anche piccole del suo contenuto, provocano mutamenti consistenti delle caratteristiche fisiche del suolo.

Il possesso e la conservazione di una buona struttura del suolo sono aspetti connessi al fenomeno dell’erosione. Questa, praticamente inesistente in condizioni normali in un suolo forestale, inizia dopo un’eventuale distruzione dello strato organico di residui vegetali parzialmente decomposti.

2.2 Compattazione

La compattazione può essere definita come la compressione della massa del suolo in un volume minore (Hillel, 1980) che si accompagna a cambiamenti significativi nelle proprietà strutturali e nel comportamento del suolo, nella conduttività idraulica e termica, nell'equilibrio e nelle caratteristiche delle fasi liquide e gassose del suolo

stesso. Una volta che il volume di suolo si è ridotto per una riduzione della percentuale di aria, può essere utilizzato il termine “consolidazione” (Hillel, 1980), con cui si intende l’ulteriore riduzione del volume dovuta alla perdita di acqua. La consolidazione è un processo più graduale del compattamento così come la viscosità dell’acqua è maggiore di quella dell’aria.

La compattazione del suolo induce una maggiore resistenza meccanica alla crescita e all'approfondimento delle radici, una contrazione e alterazione della porosità, con conseguente induzione di condizioni di asfissia. Ciò può deprimere lo sviluppo delle piante, con effetti negativi sulla produttività delle colture agricole e ridurre l’infiltrazione dell'acqua nel suolo (Pagliai, 1999). Con un effetto a catena, ciò può a sua volta contrarre l'attività biologica, prolungare le condizioni di anaerobiosi favorendo, ad esempio, la denitrificazione 4 e la mobilizzazione dei metalli pesanti, accentuare la perdita di struttura del suolo, incrementare lo scorrimento superficiale e quindi il processo di erosione, favorire i ristagni idrici superficiali e, anche, rendere più elevati i rischi di inondabilità e sommersione dei suoli.

Tale processo viene ritenuto, specialmente a livello internazionale, una delle principali cause di degradazione del suolo ed è dovuta essenzialmente alle attività antropiche e al

pascolamento, in particolare, dall’azione di calpestamento eccessiva esercitata dagli

animali.

2.3 Perdita di vegetazione

L’eccessivo calpestamento causato dagli animali con il pascolamento e l’elevato sfruttamento della vegetazione può determinare perdite di vegetazione erbacea ed arbustiva, che favorisce i processi di degradazione del suolo (Bussotti, Piccini, Piotto., & Cervelli, 1995). Un suolo privo di vegetazione infatti non è protetto e risulta indubbiamente più esposto a fenomeni di erosione, compattamento e perdita di sostanza organica. Le funzioni che riveste la copertura vegetale sul suolo in particolare sono le seguenti:

• L’apparato aereo dei vegetali agisce attenuando l’energia cinetica delle gocce e quindi la loro azione battente;

4 _{La denitrificazione è un processo nell'ambito del ciclo dell'azoto nel terreno, che comporta la riduzione}

• La copertura vegetale rallenta l’afflusso dell’acqua sul terreno allungando il periodo di deflusso superficiale;

• Le foglie e fusti trattengono parte dell’acqua che evapora o viene assorbita senza arrivare sul terreno;

• I frammenti residui che cadono al suolo apportano al terreno sostanza organica migliorandone le condizioni generali;

• Le piante intralciano lo scorrimento superficiale dell’acqua rallentando il run-off; • Le radici imbrigliano le particelle di terreno diminuendo l’erosione ed il rischio di frane.

Il disturbo dell'ecosistema è associato a cambiamenti di vegetazione, come la variazione floristica e la regressione della vegetazione (Pickett, Collins, & Armesto, 1987). Per risolvere questo problema, sono stati sviluppati numerosi metodi per studiare i cambiamenti della vegetazione (Clements, 1916), e che portano alla conclusione che il cambio di vegetazione, come la regressione della vegetazione, può essere spiegato attraverso le caratteristiche e le interazioni tra le diverse specie. Pertanto, questo fattore è di primaria importanza nella comprensione delle modifiche della vegetazione e nella sua risposta ai disturbi (Navarro T, Alados, & Cabezudo, 2006).

2.4 Altri processi di degradazione

 Acidificazione: è un fenomeno che avviene naturalmente ma che può subire forti accelerazioni a seguito delle piogge acide dovute alle attività industriali e civili. Nel nostro paese, fortunatamente, nonostante siano da tempo segnalate cadute di piogge acide sulle regioni settentrionali, possiamo escludere la presenza di aree con fenomeni rilevanti di acidificazione del suolo (Giandon P & Bortolami, 2007);

 Inquinamento: l’inquinamento del suolo può essere dovuto a sostanze estranee di vario tipo e origine (polveri, scorie, inerti, rifiuti solidi e liquidi, residui di lavorazioni industriali, metalli pesanti contenuti nei fanghi di depurazione urbana, fitofarmaci utilizzati sulle colture agricole, eccessi di nutrienti dovuti a fertilizzazioni inadeguate, materiali radioattivi, ecc.). Si manifesta maggiormente nelle aree fortemente urbanizzate e industrializzate (Giandon P & Bortolami, 2007);

 Salinizzazione: è un fenomeno che si verifica soprattutto nelle pianure costiere a causa dei prelievi eccessivi di acque dalle falde. L’eccessiva asportazione determina l’intrusione di acque marine nei corpi acquiferi continentali ed un conseguente innalzamento del tenore di salinità del suolo dovuto alla risalita capillare di acque salate e all'utilizzo di acque sempre più salate per l’irrigazione (Giandon P & Bortolami, 2007);

 Entisolizzazione: è un processo dovuto essenzialmente alla lavorazione profonda del terreno agricolo che porta alla scomparsa degli orizzonti originali. Nel suolo che si ottiene non si nota più alcuna logica distribuzione degli elementi organici e minerali ed ogni connessione fra questi, legata allo svolgersi nel suolo dei flussi di energia endogeni, viene completamente perduta (Pani & Sanna, 2008).

PROCESSI IRREVERSIBILI DI

DEGRADAZIONE DEL SUOLO

Vengono considerati irreversibili quei processi di degradazione del suolo in cui la sua resilienza, ovvero la capacità di riprendere la propria configurazione a seguito di una azione di disturbo, viene compromessa in maniera irreversibile non permettendo più il ripristino delle condizioni di partenza.

I processi imputati sono l’erosione e la desertificazione dei suoli.

3.1 Erosione

L’erosione del suolo, a causa degli elevati danni economici ed ambientali che si sono registrati negli ultimi anni, è diventata una problematica a livello mondiale.

Lo squilibrato utilizzo dei terreni, l’abbandono di zone declivi, l’eccessiva antropizzazione del suolo e l’uso di tecniche agronomiche inadeguate hanno potato ad un maggior rischio idrogeologico nel nostro pianeta. In terreni gestiti in modo non equilibrato le velocità di infiltrazione dell’acqua si riduce sensibilmente. Il processo erosivo consiste nella mobilitazione e traslocazione di porzioni di suolo da quote più elevate verso zone a minore altimetria. Questo fenomeno può assumere varie dimensioni quantitative, che vanno dai singoli granuli di terreno fino grossi massi rocciosi (Bonari, 1993). L’erosione porta ad una riduzione della qualità del suolo dovuta alla perdita di terreno fertile, che si verifica in quanto la velocità del processo pedogenetico che agisce sulla roccia madre è minore rispetto alla velocità del processo erosivo.

I fattori determinanti per la modificazione del suolo, e di conseguenza importanti rispetto all’erosione, si suddividono in naturali ed antropici:

3.1.1 Cause naturali di erosione

 Clima. Tra i fattori climatici le precipitazione meteoriche risultano essere le più importanti. Nell’ambiente italiano il fattore di instabilità dei versanti è senza dubbio la pioggia. La caduta della pioggia genera innanzitutto un’azione di disgregazione diretta dovuto all’impatto della goccia con gli aggregati del terreno (splash). L’energia associata alla pioggia è collegata alla quantità, all’intensità e dall’energia cinetica delle gocce di pioggia. Tale pressione

provoca la compattazione dello strato più superficiale di terreno riducendo la velocità di infiltrazione. Ciò da luogo ad un incremento del deflusso superficiale (run off 5) che è maggiore tanto più che la superficie del terreno è inclinata ed accresce il potere erosivo della precipitazione. Il deflusso, che può essere sia caratterizzato dalla presenza di temporanei canalicoli sia laminare (cioè esteso su tutta la superficie del terreno), prosegue l’opera di disgregazione iniziata dalla pioggia esercitando una azione di distacco e di trasporto delle particelle superficiali del suolo.

Un aspetto da tenere in considerazione è, oltre alla quantità della pioggia, anche l’intensità della precipitazione. Nel caso di piogge con limitata intensità il fenomeno erosivo è minore. Altri fattori climatici che condizionano questo fenomeno sono la temperatura, l’umidità relativa, la radiazione solare e la velocità del vento che condizionano i fenomeni di evapotraspirazione del suolo e delle piante.

 Morfologia. I fattori che influenzano l’erosione del suolo sono la lunghezza, la pendenza ed il profilo del versante. A parità di pendenza un terreno lungo ha una maggiore perdita di suolo. All’aumentare della pendenza aumenta anche l’attività erosiva da parte dell’acqua che acquista maggiore energia di

ruscellamento. In terreni convessi si manifesta una maggiore erosione rispetto ai

terreni che presentano profilo concavo.

 Suolo. L’erdodibilità del suolo (suscettibilità all’erosione) dipende dall’attitudine al distacco e dalla composizione delle particelle presenti. Le caratteristiche podologiche e geologiche del terreno che definiscono la resistenza di un suolo sono la sua tessitura, la struttura, la permeabilità e soprattutto il contenuto di sostanza organica. La sostanza organica in particolare è molto importante in quanto direttamente collegata con la resistenza allo sforzo di taglio e al suo compattamento (Bonari, 1993). Le tessitura, come detto, è in funzione del contenuto di sabbia limo ed argilla. di norma nei terreni sabbiosi si ,manifesta un elevato distacco dei granuli, dato dalle deboli forze coesive tra le particelle, ma, a causa del peso di queste, non vi è un elevato trasporto di residui da parte dello strato d’acqua che scorre in superficie.

In suoli prevalentemente argillosi, con elevati valori di coesione tra le particelle che li compongono, si ha un distacco minore ma vi è un trasporto di residui maggiore a causa della presenza di particelle di volume e peso minore.

Il contenuto si sostanza organica aumenta la macroporosità del suolo e, di conseguenza, la velocità di infiltrazione del’’acqua nel terreno, diminuendo quindi il ruscellamento.

 Copertura vegetale. Questo fattore dipende sia dall’estensione della superficie fogliare (Leaf Area Index, LAI 6) delle piante presenti sul terreno sia dalla quantità di queste. Le specie vegetali presenti sul suolo riducono il fenomeno erosivo in differenti modi: intercettazione della pioggia, evapotraspirazione, rallentamento meccanico del ruscellamento, diminuzione dell’azione di distacco del terreno, attraverso la presenza dei residui vegetali vi è attenuazione dell’energia cinetica delle precipitazioni e un aumento della sostanza organica nel suolo, ulteriore aumento della macroporosità attraverso l’azione svolta dagli apparati radicali in approfondimento, imbrigliamento e trattenuta del suolo da parte delle radici.

 Un altro fenomeno di mobilitazione di terreno legato alle precipitazioni è la frana. Anche se tale fenomeno è da considerarsi distinto dal fenomeno erosivo, anche in questo caso si ha uno spostamento di massa che interessa uno spessore di suolo maggiore, fino a coinvolgere anche porzioni di substrato. Le frane interessano infatti intere superfici che si muovono per slittamento su tratti sottostanti ed i versanti più a rischio sono quelli in forti pendenza e privi di vegetazione.

In definitiva, le aree in cui l’erosione è massima sono dunque quelle declivi, in cui la piovosità è alta e i terreni sono poveri di sostanza organica e privi di vegetazione.

3.1.2 Cause antropiche di erosione

Una delle principali cause antropiche di erosione è il pascolamento, sia indirettamente con la distruzione di boschi e arbusteti per favorire lo sviluppo dei pascoli, sia direttamente con forme di pascolamento irrazionale.

 Il Disboscamento da parte dell’uomo è sicuramente la principale causa di erosione del suolo. Attraverso questo intervento si ha una perdita di vegetazione con conseguente riduzione della fertilità dei terreni e un aumento del rischio di erosione. Tutto ciò aumenta con la conseguente occupazione del suolo per creazione di opere ingegneristiche (strade, ponti, abitazioni).

 Pascolamento animale. Un’irrazionale pratica di allevamento brado, data dalla errata conduzione degli animali al pascolo o da un carico animale non sostenibile rispetto alle potenzialità produttive delle risorse foraggere causano un sovraccarico animale transitorio nel caso del sovra pascolamento e permanente nel caso dell’errata valutazione del carico animale. Il calpestamento del terreno da parte degli animali provoca la compattazione del suolo, ne altera il profilo, ne diminuisce la porosità e, conseguentemente, la velocità di infiltrazione dell’acqua. Viene inoltre diminuita l’attività dei microrganismi presenti nel terreno e abbassato il tenore di sostanza organica anche perché viene ridotta la presenza del cotico erboso.

Gli effetti del pascolamento animale sui processi erosivi del suolo verranno ampiamente discusso nei Capitoli 4 e 5.

Nei casi più estremi l’erosione può portare al denudamento della roccia madre e quindi alla perdita totale e definitiva della fertilità; quindi a desertificazione. Nei casi migliori nello strato attivo si trova un substrato geologico che viene rapidamente intaccato dai processi pedogenetici riuscendo a compensare in una certa misura il suolo perso per erosione.

3.2 La desertificazione nel mondo

3.2.1 Introduzione

Come precedentemente affermato l’equilibrio di un terreno si può rompere dando il via ad un processo di desertificazione,definita dalla United Nation Convention to Combat Desertification (UNCCD) come “degrado delle terre nelle aree aride, semi-aride, e

sub-umide secche, attribuibile a varie cause, fra le quali le variazioni climatiche ed attività umane” (UNCCD, 1994).

Con questo termine, al contrario di quello che si pensa nell’immaginario comune, non deve intendersi l’avanzamento dei deserti di sabbia, ma un processo di degrado del terreno in cui il clima è uno dei fattori causali, che implica una regressione da uno stato di qualità più elevato ad uno inferiore dovuto al peggioramento delle proprietà chimiche, fisiche e biologiche del terreno, e che presuppone una riduzione da parte del suolo della capacità di produrre biomassa (FAO & PNUMA, 1984).

La fase finale del processo di desertificazione, indipendentemente dalle cause che lo provocano, è uno stato terminale ed irreversibile, in cui il potenziale biologico è completamente annullato e che può corrispondere, dal punto di vista pedogenetico, ad un ritorno al tempo “t0”.

Un terreno “desertificato”, in altri termini, è un terreno in cui la resilienza del suolo è nulla, poiché viene superata la soglia oltre la quale non si ha più possibilità di recupero se non nei lunghissimi tempi propri della pedogenesi.

I fattori climatici che predispongono la desertificazione sono la carenza di precipitazioni e le alte temperature. Questi fattori nel processo di degradazione possono rivestire una grande importanza, come nel caso di ambienti siccitosi, o un importanza minore, in ogni caso essi sono sempre accompagnati da altri agenti naturali ed antropici senza i quali il meccanismo di degradazione non si metterebbe in moto.

La degradazione del suolo costituisce, quindi, la premessa al processo di desertificazione. Il fenomeno può essere reversibile solo se l’intensità della pressione da parte dei fattori di degrado non supera l’intrinseca capacità degli ecosistemi di ripristinare lo stato di equilibrio.

Per prevenire tali fattori è indispensabile una razionale gestione del territorio supportata, in primo luogo, da un’adeguata conoscenza delle sue risorse.

Inoltre, sempre per prevenire il fenomeno risulta fondamentale il miglioramento dei processi di valutazione e di monitoraggio degli interventi finalizzati al suo contrasto, con particolare riguardo a quelli riguardanti la riforestazione e la difesa del suolo. Trascurare o sottovalutare tali processi equivale a compromettere la diffusione e l'adozione delle buone pratiche di prevenzione e ripristino (Sommer, et al., 2011).

3.2.2 I dati della desertificazione nel mondo

La desertificazione è attualmente una delle più gravi emergenze ambientali e minaccia circa un miliardo di abitanti degli oltre 100 paesi a rischio ed un quarto delle terre del pianeta. Dati forniti dall’UNEP (Programma Ambientale delle Nazioni Unite) hanno

mostrato che attualmente: il 39% circa della superficie terrestre è affetta da desertificazione; 250 milioni di persone sono direttamente a contatto con la degradazione della terra nelle regioni aride; più di cento paesi nel mondo sono interessati da questo fenomeno; la perdita di reddito imputabile alla desertificazione è di circa 50 miliardi di euro ogni anno; il 70% dei terreni aridi utilizzati in agricoltura è già degradato; la desertificazione impoverisce la biodiversità. Ogni anno per questo fenomeno vanno perdute 24 miliardi di tonnellate di terreni coltivabili (ogni anno 12 milioni di ettari 7 (ha) vengono persi) laddove, per la sempre più pressante domanda alimentare, si prevede un incremento del bisogno di terra ad uso produttivo del 27% nel 2015 e del 42% nel 2050 (UNCCD, 1994).

Durante gli ultimi venticinque anni infatti si è verificato un aumento drammatico del 300% nel tasso di perdita delle aree, tanto che, nel 1977, più della metà (il 55%) di tutte le terre potenzialmente atte allo sfruttamento erano ormai desertificate. In media la perdita è stata di 175 milioni di acri 8 (ac) all'anno negli ultimi venticinque anni: ogni cinque anni diventa cioè inutilizzabile una porzione di territorio pari alla superficie totale della Gran Bretagna.

Se da una parte la tecnologia agraria ha fatto notevoli progressi permettendo una produzione sempre maggiore, dall’altra abbiamo una costante riduzione delle aree coltivate. Di seguito andiamo a mostrare uno schema delle zone che, a livello mondiale, sono interessate da fenomeni di degrado e desertificazione (Fig. 5).

Il problema della desertificazione, attirò l’attenzione del mondo con il Sahel, quando verso la fine degli anni ’70 avvenne addirittura un disastro ambientale a causa dell’eccessiva siccità. Da allora però il deserto continua ad avanzare e si calcola che nel solo Sudan si sia esteso in questi ultimi anni di circa 100 km verso sud. La causa della desertificazione, a parte il fattore climatico, è proprio insita nel modo di condurre l’attività antropica che spesso consiste in una vera e propria rapina del suolo, con

colture e pascoli eccessivi, disboscamento, crescita della popolazione e scarsa

irrigazione. Come detto, ogni anno, dodici milioni di ettari si deteriorano per queste ragioni e di questi il 40% è dovuto non tanto all’assenza di precipitazioni, ma al terreno che perde il suo strato fertile. Le Regioni più colpite sono quelle dove la popolazione

7 _{L'ettaro (simbolo ha) è una unità di misura dell'area riconosciuta dal Sistema internazionale di unità di}

misura, pari a 10.000 m², cioè all'area di un quadrato con lato lungo 100 metri.

8 _{Un acro (simbolo ac) corrisponde a 4.046,85642 m². È utilizzato dal Sistema imperiale britannico e dal}

non ha voce a livello politico ne peso sociale e dove dalle condizioni di disagio possono scaturire tensioni. Un esempio abbastanza evidente si è avuto in questi anni nella regione del Corno d’Africa. Qui alcune popolazioni d’Etiopia e di Somalia tentarono di migrare verso aree più ospitali, come quelle dell’Ogaden. Ne nacque una guerra di confine, spesso fratricida, che ha scosso l’equilibrio sociale in maniera irrimediabile.

3.2.3 La qualità dei suoli in Europa e fattori d’interesse nella lotta alla desertificazione

La qualità dei suoli sta tendendo al deterioramento in tutta l'Europa. Nel nord Europa il deterioramento è provocato principalmente dal maggior dilavamento dei suoli ad opera dell’aumento delle precipitazioni e dei maggiori rischi di alluvione, mentre nel sud Europa, al contrario, dalla diminuzione delle precipitazioni e dai maggiori rischi di siccità.

L'area mediterranea, e soprattutto quella meridionale, è quella maggiormente a rischio di desertificazione. Oltre alle caratteristiche climatiche, ci sono altri fattori che giocano a favore del fenomeno desertificazione, come l’elevata erodibilità dei suoli, l’eccessiva antropizzazione delle coste, la frequenza degli incendi boschivi, l'abbandono dell'agricoltura e l'intenso sfruttamento delle riserve idriche delle falde.